滴灌系統(tǒng)毛管單/雙向供水方式對灌水和施肥均勻性的影響

張志昊，王 珍，栗巖峰，李久生

（中國水利水電科學研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點試驗室，北京 100048）

1 研究背景

微灌技術(shù)自1970年代初期引入中國以來，已得到規(guī)?；茝V應用。近年來，為降低日益增加的運行管理成本，單個滴灌系統(tǒng)控制面積呈增大趨勢［1］。如何在考慮節(jié)約系統(tǒng)投資及運行成本的條件下增加單水源控制面積，實現(xiàn)系統(tǒng)運行時田間壓力均衡，滿足滴灌系統(tǒng)灌水均勻性的需求，是滴灌系統(tǒng)水力學設計亟待解決的問題［2］。灌水小區(qū)是滴灌系統(tǒng)水力計算的基礎單元，小區(qū)內(nèi)毛管與支管水力計算及性能優(yōu)化一直是滴灌系統(tǒng)研究和設計關注的熱點。眾多研究者以灌水均勻系數(shù)為目標，給出了系統(tǒng)優(yōu)化設計方法，為滴灌系統(tǒng)性能的提升提供了理論支撐［3～7］。但是，受田間地形和地面坡度等影響，滴灌條件下管網(wǎng)布置形式優(yōu)化對提高系統(tǒng)控制規(guī)模及灌水均勻性仍至關重要［8-9］。在考慮系統(tǒng)運行成本的基礎上，Waller 等［10］提出了滴灌系統(tǒng)毛管雙向供水模式，將每個灌溉單元毛管首端和末端分別與一根支管相連，兩根支管均與干管相連，實現(xiàn)灌溉單元中毛管的雙向供水，促進系統(tǒng)毛管壓力均衡，進而提升系統(tǒng)性能。基于該模式，在滿足滴灌系統(tǒng)灌溉單元灌水均勻系數(shù)要求的前提下，滴灌毛管長度可以達到200 m，單個灌溉單元控制面積可以達到2 hm2，較單向供水提高1 倍左右。類似地，王劍［11］利用有限元方法，對比評價了支管樹狀布置和環(huán)狀布置條件下滴灌系統(tǒng)水力性能，發(fā)現(xiàn)支管環(huán)狀管網(wǎng)布置條件下的均勻系數(shù)高于樹狀管網(wǎng)，毛管鋪設長度可達120 m 以上，比樹狀管網(wǎng)布置長約50%。……